等速万向节滑移曲线模糊测量法

Fuzzy Measuring Method for Slip Curve of Constant Velocity Universal JointLiu Xiao-jun ，Shi Lun ，Qin Xu-qi(1.School of Mechanical Engineering，Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200240，China；2.Shanghai Sany Technology Co.，Ltd.，Shanghai 200000，China)Abstract：The traditional measuring method for the slip curve of the constant velocity universal joint is not able to accu-rately measure curve character.Moreover，simply add to the numbers of the measuring point would influence the meas-urement eficiency.The concept of fuzzy control is introduced and a new measuring method for slip curve is put forwardbased on the fuzzy algorithm.The design process of the fuzzy controler is described in detail.The experiment shows thatthe maximum error of measuring result of the method is decreased by 60% compared with that of traditional method，andthe absolute area error is decreased by 3 1.5% .The characters of the slip cuive are able to accurately measured。

Key words：constant velocity universal joint；fuzzy measurement；characteristic curve按照性能，等速万向节分为定心型和轴向滑移型两大类，-个等速万向节传动系统-般由定心型等速万向节、轴向滑移型等速万向节和传动轴组成，其中定心型万向节安装于车轮-侧，轴向滑移型万向节安装于差速器-侧，中间的传动轴用于万向节连接，起传递运动的作用。滑移型等速万向节性能测试是整个等速万向节总成综合性能测试项 目中至关重要的-项。

根据 等速万 向节 总成标 准 JB/T 1O189-2000的规定，滑移型等速万向节的性能参数主要撒于许用工作角度和伸缩滑移量。许用工作角度能够保证滑移端在许可角度范围内灵活摆动，从而适应各种恶劣工作环境对摆动角度的要求。

收稿日期：2012-12-19；修回日期：2013-02-03作者简介：刘晓军(1987-)，硕士研究生，研究方向为机电检测与控制。E-mail：xiaojun60211###126.com。

而伸缩滑移量能够保证滑移端在许可位移范围内自适应地调整轴向间距 ，降低恶劣工况下导致的振动和冲击。这 2项性能参数皆通过滑移与摆角特性曲线体现，因此该曲线基本可以作为滑移型等速万向节合格与否的评价指标。如果实际测量曲线能够将理论曲线完全包络，则表明该滑移型万向节合格；反之若理论曲线超出实际测量曲线，则表明该万向节未达到设计要求。

目前滑移 曲线的传统测量法采用等间距测量，减袖距将导致试验效率降低，若提高效率则不能准确识别滑移曲线发生转折的区域，丢失重要的曲线特征信息，从而难以准确代表真实滑移曲线。在此，提出了滑移曲线的模糊测量算法，能够准确识别曲线的直线区域和发生转折的区域，并在不同区域分配适当的测量点数，可更加准确、高效地逼近真实曲线。

刘晓军，等：等速万向节滑移曲线模糊测量法布的测量点数 Ⅳ)。根据经验可以确定上述输入、输出变量的论域和隶属函数，其中 和 s的论域均为 ZE，PS，P ，PB(分别代表接近于 0、正孝正中、正大)，Ⅳ的论域为 z，S， ， ， (分别代表接近于0、孝中、大、很大)。它们的隶属函数分布分别如图3-图 5所示。由于位移间隔 Js和插值点数Ⅳ恒为正值，故其隶属函数只在正半轴分布。由滑移曲线的特性可知，许用工作角度为位移的不减函数，因此倾角变化量 E >-0，但考虑到测量误差等因素，有可能出现较小的负值，故定义其隶属函数的分布范围为[-5，90] J。

× ×S/nun图4 测量间隔S隶属函数z s M B V× × × f0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0N个图5 插值点数 Ⅳ隶属函数模糊推理与合成方法采用最大 -最小法，解模糊方法采用重心法，见表 1。

表 1 模糊推理规则表zE - - ZZZBPs - - ZZSPMZZPBZZ曰I，zEPsPMPB3 试验分析3.1 测控系统结构研制的等速万向节驱动轴总成综合性能测试系统的硬件结构如图6所示∝制系统采用工控机作为测量控制核心，2个摆动台上的4个伺服电动机通过伺服驱动器驱动，由多轴伺服运动控制卡(固高 GTS-800-PV)进行闭环控制，由伺服电动机的24位增量式编码器提供反馈脉冲5]，测试系统位移精度优于3 m，摆角精度优于0.05。；各个传感器经变送器后输入数据采集卡(AdvantechPCI-1716)，由测量软件进行数据处理。

运控动 制卡数采据集 昔限位开关 急酮关 电磁继电器图6 测试 系统硬 件结构示 意图3.2 测量试验为验证提出的模糊测量法的可行性，选用由XLAM005型固定端等速万向节和XLAM205型滑移端等速万向节组成的等速万向节总成在开发的等速万向节驱动轴总成性能试验台上进行了滑移曲线测量试验。首先采用传统测量法分别进行了轴向位移间隔为 1 mm(图2)，3 mm(图7)和5 mm(图8)的曲线测量，然后利用模糊测量法进行了轴向位移间隔为5 mm的曲线测量(图9)。作为对比，将 1mm曲线测量结果作为近似的真实曲线。

通过图2可以看出，真实曲线在 0～5 mm和15～27 mm内为直线区域，在5～15 mm内为过渡区域 ，而传统5 mm间隔曲线丢失了5～15 mm区样样世 H堪0 5 l0 l5 20 25 30轴向位移/mm图 7 传统 3 mm间 隔测量 曲线轴向位移/nm图 8 传统 5 mm间 隔测量 曲线∞鲫数函∞ 禹隶∞ 憾被加 倾K 图《轴承)2013.No.5世H轴向位移/mm图9 模糊算法5 mm间隔测量曲线域的大量曲线信息，致使曲线产生较大程度的失真；通过图8和图9的对比可以看出，利用模糊控制器实现的模糊检测方法在 5～10 mm内增加 1个测量点，在 10～15 mm内增加 2个测量点，检测曲线得到了显著改善；通过图 7和图9的比较则可以看出，虽然都是测量了10个点，但模糊测量法的曲线更逼近真实的曲线。

分别以最大误差(各测量曲线与实际曲线摆角误差的最大值)和绝对面积误差(各测量曲线与实际曲线所围面积的绝对值之和)2项指标评价所测曲线准确程度，结果见表 2。

表 2 传统与模糊测量法精确度对比参数测量点数/个 1O 7 1O最大误差/(。) 0.875 0.78 0.35绝对面积误差/(。·mm) 5.36 7.73 3.67通过表 2可知，模糊测量比使用同样测量点数传统法的最大误差减小 60%，绝对面积误差减小 31.5%；比同样间隔传统法的最大误差减小55%，绝对面积误差减小 52.5%，由此表明模糊测量法能够更准确测量滑移曲线特征，对传统测量法有较好的改善作用。

4 结束语在分析传统万向节滑移曲线测量法不足的基础上，提出模糊算法曲线测量法，并通过试验证明该方法测得的曲线更加精确，实现了准确度和测量效率的平衡。